高考化学总复习 考点核心突破 6.1 化学能与热能

【导学教程】（教师用书）届高考化学总复习考点核心突破6.1化学能与热能[热点集训]1．(·北京)下列设备工作时，将化学能转化为热能的是ABCD硅太阳能电池锂离子电池太阳能集热器燃气灶解析A项是太阳能转化成电能；B项是放电时化学能转化成电能，充电时电能转化成化学能；C项是太阳能转化成热能；D项是化学能转化成热能。答案D2．(·绵阳三诊)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出废旧印刷电路板上的铜。已知：Cu(s)＋2H＋(aq)=Cu2＋(aq)＋H2(g)ΔH＝＋64.39kJ·mol－12H2O2(l)=2H2O(l)＋O2(g)ΔH＝－196.46kJ·mol－1H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.84kJ·mol－1在H2SO4溶液中，Cu与H2O2反应生成Cu2＋(aq)和H2O(l)的反应热ΔH等于A．－417.91kJ·mol－1 B．－319.68kJ·mol－1C．＋546.69kJ·mol－1 D．－448.46kJ·mol－1解析①＋②×eq\f(1,2)＋③得：Cu(s)＋2H＋(aq)＋H2O2(l)=Cu2＋(aq)＋2H2O(l)ΔH＝64.39－196.46×eq\f(1,2)－285.84＝－319.68kJ·mol－1。答案B3．(·田家炳月考)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如：CH4(g)＋4NO2(g)=4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH1＝－574kJ·mol－1CH4(g)＋4NO(g)=2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－1160kJ·mol－1若在标准状况下用CH4还原4.48LNO2气体至N2，则下列说法中正确的是A．该过程吸收的热量为86.7kJB．此过程中需要CH4气体1.12LC．转移的电子数为0.8NA个D．已知2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g)ΔH＝－114kJ·mol－1，则CH4的燃烧热是802kJ·mol－1解析热化学方程式相加得：2CH4(g)＋4NO2(g)=2N2(g)＋2CO2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1734kJ·mol－1。A项，该过程应放出热量。B项，CH4气体为eq\f(0.2mol,2)×22.4L·mol－1＝2.24L。C项，转移电子数为0.2×4NA＝0.8NA。D项，CH4的燃烧热应生成CO2(g)和H2O(l)，应大于802kJ·mol－1。答案C4．分析下表中的四个热化学方程式，判断氢气和丙烷的燃烧热分别是“神十”发射火箭燃料液氢(H2)①2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1②2H2(l)＋O2(l)=2H2O(g)ΔH＝－482.6kJ·mol－1奥运会火炬燃料丙烷(C3H8)③C3H8(l)＋5O2(g)=3CO2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－2013.8kJ·mol－1④C3H8(g)＋5O2(g)=3CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－2221.5kJ·mol－1A.571.6kJ·mol－1，2221.5kJ·mol－1B．241.3kJ·mol－1，2013.8kJ·mol－1C．285.8kJ·mol－1，2013.8kJ·mol－1D．285.8kJ·mol－1，2221.5kJ·mol－1解析判断燃烧热的关键：一是1mol纯物质充分燃烧；二是生成稳定的氧化物。C、H所对应的氧化物分别是CO2(g)、H2O(l)，故D正确。答案D5．已知：2Zn(s)＋O2(g)=2ZnO(s)ΔH＝－701.0kJ·mol－12Hg(l)＋O2(g)=2HgO(s)ΔH＝－181.6kJ·mol－1则反应Zn(s)＋HgO(s)=ZnO(s)＋Hg(l)的ΔH为A．＋519.4kJ·mol－1 B．＋259.7kJ·mol－1C．－259.7kJ·mol－1 D．－519.4kJ·mol－1解析由盖斯定律，第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式后再除以2可得：Zn(s)＋HgO(s)=ZnO(s)＋Hg(l)ΔH＝eq\f(－701.0kJ·mol－1＋181.6kJ·mol－1,2)＝－259.7kJ·mol－1，故C项正确。答案C6．到目前为止，由化学能转变为热能或电能仍然是人类使用最主要的能源。(1)化学反应中放出的热能(焓变，ΔH)与反应物和生成物在反应过程中断键和形成新键过程中吸收和放出能量的大小有关。已知：H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝－185kJ·mol－1，断裂1molH—H键吸收的能量为436kJ，断裂1molCl—Cl键吸收的能量为247kJ，则形成1molH—Cl键放出的能量为________。(2)燃料燃烧将其所含的化学能转变为我们所需要的热能。已知：①CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3kJ·mol－1②C(s，石墨)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1③2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1标准状况下22.4L氢气和甲烷的混合气体在足量的氧气中充分燃烧反应放出588.05kJ的热量，原混合气体中氢气的质量是________。根据以上三个热化学方程式，计算C(s，石墨)＋2H2(g)=CH4(g)的反应热ΔH为________。解析(1)H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝－185kJ·mol－1，该反应的ΔH＝旧键断裂吸收的能量－新键形成放出的能量，设形成1molH—Cl键放出的能量为x，则每发生这样的反应1mol，ΔH＝436kJ·mol－1＋247kJ·mol－1－2x＝－185kJ·mol－1，解得x＝434kJ·mol－1，所以每形成1molH—Cl键放出434kJ的热量。(2)设混合气体中CH4的物质的量为a，H2的物质的量为b，a＋b＝1mol，890.3kJ·mol－1×a＋571.6kJ·mol－1×b/2＝588.05kJ，解得a＝0.5mol，b＝0.5mol，所以H2的质量为0.5mol×2g·mol－1＝1.0g。根据反应C(s，石墨)＋2H2(g)=CH4(g)可知，②＋③－①即得，所以该反应的反应热为ΔH＝－571.6kJ·mol－1－393.5kJ·mol－1＋890.3kJ·mol－1＝－74.8kJ·mol－1。答案(1)434kJ(2)1.0g－74.8kJ·mol－1[能力提升][限时45分钟满分100分]一、选择题(每小题5分，共60分)1．下列说法正确的是A．NaHCO3＋H2eq\o(,\s\up7(储氢),\s\do5(释氢))HCOONa＋H2O反应中，储氢、释氢过程均无能量变化B．如图表示某吸热反应分别在有、无催化剂的情况下反应过程中的能量变化C．化学反应有新物质生成，并遵循质量守恒定律和能量守恒定律D．2SO2(g)＋O2(g)=2SO3(g)和4SO2(g)＋2O2(g)=4SO3(g)的ΔH相等解析储氢、释氢均属于化学变化，化学变化的过程总是伴随着能量变化，A不正确；反应物的能量高于生成物的能量，该反应为放热反应，B不正确；反应热与化学计量数成正比，化学计量数加倍，ΔH也应加倍，D不正确。答案C2．(·棠湖中学高三阶段测试)已知下列反应的热化学方程式：6C(s)＋5H2(g)＋3N2(g)＋9O2(g)=2C3H5(ONO2)3(l)ΔH12H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH2C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH3则反应4C3H5(ONO2)3(l)=12CO2(g)＋10H2O(g)＋O2(g)＋6N2(g)的ΔH为A．12ΔH3＋5ΔH2－2ΔH1 B．2ΔH1－5ΔH2－12ΔH3C．12ΔH3－5ΔH2－2ΔH1 D．ΔH1－5ΔH2－12ΔH3解析4C3H5(ONO2)3(l)=12C(s)＋10H2(g)＋6N2(g)＋18O2(g)－2ΔH1，12CO2(g)=12O2(g)＋12C(s)－12ΔH3，10H2(g)＋5O2(g)=10H2O(g)5ΔH2。三式相加得：ΔH＝12ΔH3＋5ΔH2－2ΔH1。答案A3．某学生用如图所示装置进行化学反应X＋2Y=2Z能量变化情况的研究。当往试管中滴加试剂Y时，看到试管中甲处下降，乙处上升。下列关于该反应的叙述正确的是①该反应为放热反应；②生成物的总能量比反应物的总能量高；③该反应过程可以看成是“贮存”于X、Y内部的能量转化为热量而释放出来。A．①②③ B．①③C．①② D．③解析由于试管中滴加试剂Y时，甲处下降，乙处上升，说明广口瓶内的压强大于大气压强，其原因是X＋2Y=2Z的反应是一个放热反应，生成物的总能量比反应物的总能量低，当X与Y混合后，由于反应放热，使广口瓶内的压强增大，使甲处液面下降。答案B4．(·成都七中高三考试)可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g)ΔH＝－QkJ·mol－1。有甲、乙两个容积相同且不变的密闭容器，向甲容器中加入1molA和3molB，在一定条件下达到平衡时放出热量为Q1kJ；在相同的条件下，向乙容器中加入2molC达到平衡后吸收热量为Q2kJ；已知Q1＝3Q2。下列叙述不正确的是A．甲中A的转化率为75%B．Q1＋Q2＝QC．达到平衡后，再向乙中加入0.25molA、0.75molB、1.5molC，平衡向正向移动D．乙中的热化学方程式为2C(g)A(g)＋3B(g)ΔH＝＋Q2kJ·mol－1解析A(g)＋3B(g)2C(g)ΔH＝－QkJ·mol－1，由题意得：eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(Q1＋Q2＝Q,Q1＝3Q2))，eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(Q1＝\f(3,4)Q,Q2＝\f(Q,4)))。A项，α(A)＝eq\f(\f(3,4),1)×100%＝75%。C项，相当于加压，平衡正向移动。D项，2C(g)A(g)＋3B(g)ΔH＝＋QkJ·mol－1。答案D5．根据碘与氢气反应的热化学方程式：(ⅰ)I2(g)＋H2(g)2HI(g)ΔH＝－9.48kJ·mol－1(ⅱ)I2(s)＋H2(g)2HI(g)ΔH＝＋26.48kJ·mol－1下列判断正确的是A．254gI2(g)中通入2gH2(g)，反应放热9.48kJB．1mol固态碘与1mol气态碘所含的能量相差17.00kJC．反应(ⅰ)的产物比反应(ⅱ)的产物稳定D．反应(ⅱ)的反应物总能量比反应(ⅰ)的反应物总能量低解析该反应是可逆反应，反应物不能完全转化；利用盖斯定律可得出1mol固态碘与1mol气态碘所含的能量相差35.96kJ；同一种物质的能量在相同条件下，能量一样多。同样利用盖斯定律可得出选项D正确。答案D6．已知：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－12CH3OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－1452kJ·mol－1H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1下列说法正确的是A．H2(g)的燃烧热为571.6kJ·mol－1B.eq\f(1,2)H2SO4(aq)＋eq\f(1,2)Ba(OH)2(aq)=eq\f(1,2)BaSO4(s)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1C．同质量的H2(g)和CH3OH(l)完全燃烧，H2(g)放出的热量多D．3H2(g)＋CO2(g)=CH3OH(l)＋H2O(l)ΔH＝＋135.9kJ·mol－1解析燃烧热是指在25℃、101kPa下，1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量。A项中根据已知热化学方程式可知H2(g)的燃烧热为285.8kJ·mol－1，不正确；B项中有BaSO4(s)生成，而生成BaSO4也是放热的，所以放出的热量比57.3kJ多，即B项中的ΔH＜－57.3kJ·mol－1，不正确；C项，1gH2(g)完全燃烧放出的热量为eq\f(571.6kJ,4g)＝142.9kJ，1gCH3OH(g)完全燃烧放出的热量eq\f(1452kJ,2×32g)＝22.7kJ，所以同质量时，H2(g)放出热量多，正确；D项中由盖斯定律可知正确的热化学方程式是3H2(g)＋CO2(g)=CH3OH(l)＋H2O(l)ΔH＝－131.4kJ·mol－1。答案C7．下图是某条件时N2与H2反应过程中能量变化的曲线图。下列叙述正确的是A．该反应的热化学方程式为：N2＋3H22NH3ΔH＝－92kJ·mol－1B．正反应的活化能大于逆反应的活化能C．b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线D．使用催化剂能改变反应的焓变解析A项中未标状态；B项中正反应的活化能为508kJ·mol－1，逆反应的活化能为600kJ·mol－1，逆反应的活化能大；D项，焓变是反应的热效应，催化剂不能改变反应的热效应。答案C8．(·大纲全国)反应A＋B→C(ΔH＜0)分两步进行：①A＋B→X(ΔH＞0)②X→C(ΔH＜0)下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是解析A项中A与B反应生成X的反应是放热反应，X生成C的反应是吸热反应，均与题意矛盾，A项不正确；B项X生成C的反应是吸热反应，与题意不符，B项不正确；C项中A与B反应生成X的反应是放热反应，与题意矛盾，C项不正确；D项中A与B反应生成X的反应是吸热反应，X生成C的反应是放热反应，且A与B反应生成C的反应是放热反应，符合题意，因此D项正确。答案D9．生产液晶显示器的过程中使用的化学清洗剂NF3是一种温室气体，其存储能量的能力是CO2的12000～20000倍，在大气中的寿命可长达740年之久，以下是几种化学键的键能：N≡NF—FN—F1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ941.7154.8283.0下列说法中正确的是A．过程N2(g)→2N(g)放出能量B．过程N(g)＋3F(g)→NF3(g)放出能量C．反应N2(g)＋3F2(g)→2NF3(g)的ΔH＞0D．NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成，仍可能发生化学反应解析化学键的断裂需要吸收能量，化学键的形成要放出能量，两个过程的总体热效应是反应热。断键的过程，吸收能量，A错；成键的过程，放出能量，B正确；选项C中反应的ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和＝941.7kJ·mol－1＋3×154.8kJ·mol－1－6×283.0kJ·mol－1＝－291.9kJ·mol－1，C错；若NF3吸收能量后没有化学键的断裂与形成，则是物理变化。化学反应过程中必有化学键的断裂与形成，D错。答案B10．将V1mL1.0mol·L－1HCl溶液和V2mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如下图所示(实验中始终保持V1＋V2＝50mL)。下列叙述正确的是A．做该实验时环境温度为22℃B．该实验表明化学能可能转化为热能C．NaOH溶液的浓度约为1.0mol·L－1D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应解析中和反应为放热反应，B对；中和反应有水生成，但有水生成的不一定是放热反应，如H2＋CuOeq\o(=,\s\up7(△))H2O＋Cu是吸热反应，D错；从表中分析当加入HCl溶液5mL、NaOH溶液45mL反应后温度为22℃，故实验时环境温度小于22℃，A错；加入HCl溶液30mL反应放热最多，应是酸碱正好中和，故c(NaOH)＝1.0mol·L－1·30mL/20mL＝1.5mol·L－1，C错。答案B11．(·新课标全国卷Ⅱ)在1200℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应H2S(g)＋eq\f(3,2)O2(g)=SO2(g)＋H2O(g)ΔH12H2S(g)＋SO2(g)=eq\f(3,2)S2(g)＋2H2O(g)ΔH2H2S(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=S(g)＋H2O(g)ΔH32S(g)=S2(g)ΔH4则ΔH4的正确表达式为A．ΔH4＝eq\f(2,3)(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)B．ΔH4＝eq\f(2,3)(3ΔH3－ΔH1－ΔH2)C．ΔH4＝eq\f(3,2)(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)D．ΔH4＝eq\f(3,2)(ΔH1－ΔH2－3ΔH3)解析给题干中的前三个方程式依次标号为①、②、③，然后进行计算：(①＋②)×2/3－③×2即可得到要求的反应热，故选项A正确。答案A12．(·重庆)肼(H2NNH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示。已知断裂1mol化学键所需的能量(kJ)：N≡N为942、O=O为500、N—N为154，则断裂1molN—H键所需的能量(kJ)是A．194 B．391C．516 D．658解析根据图示，可得如下热化学方程式：N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH1＝－534kJ·mol－1①；2N(g)＋4H(g)＋2O(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－2752kJ·mol－1②。根据盖斯定律，①－②有：N2H4(g)＋O2(g)=2N(g)＋4H(g)＋2O(g)ΔH3＝＋2218kJ·mol－1。设断裂1molN—H键所需的能量为xkJ，则有4xkJ＋154kJ＋500kJ＝2218kJ，解得x＝391，故断裂1molN—H键所需的能量为391kJ。答案B二、非选择题(共40分)13．(12分)(1)(·天津)已知Fe3O4与1molAl反应转化为Fe单质时放出akJ的热量，写出该反应的热化学方程式___________________________________________________。(2)(·北京)利用反应：4HCl＋O2eq\o(=,\s\up7(CuO/CuCl2),\s\do5(400℃))2Cl2＋2H2O，可实现氯的循环利用。已知：若上述反应中，4molHCl被氧化，放出115.6kJ的热量，则该反应的热化学方程式是________________________________________________________________________。断开1molH—O键与断开1molH—Cl键所需能量相差约为________kJ。(3)(·新课标全国)工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO，已知CH4、H2和CO的燃烧热(ΔH)分别为－890.3kJ·mol－1、－285.8kJ·mol－1和－283.0kJ·mol－1，则生成1m3(标准状况)CO所需热量为________。解析(1)Al与Fe3O4反应的化学方程式为：8Al＋3Fe3O4eq\o(=,\s\up7(高温))4Al2O3＋9Fe，则8molAl完全反应放出8akJ热量。(2)书写热化学方程式时，要注意四种物质均为气态，且ΔH的符号为“－”。设1molH—O键断开时需要的能量为x，1molH—Cl键断开时需要的能量为y，由热化学方程式得出等式：(4y＋498kJ·mol－1)－(4x＋2×243kJ·mol－1)＝－115.6kJ，解得x－y＝31.9kJ≈32kJ。(3)首先写出热化学方程式：CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3kJ·mol－1①CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－283.0kJ·mol－1②H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1③①－(②＋③)×2得CH4(g)＋CO2=2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝＋247.3kJ·mol－1故标准状况下生成1m3CO所需热量为eq\f(1000L,22.4L·mol－1)×eq\f(1,2)×247.3kJ·mol－1≈5.52×103kJ。答案(1)8Al(s)＋3Fe3O4(s)=9Fe(s)＋4Al2O3(s)ΔH＝－8akJ·mol－1(2)4HCl(g)＋O2(g)=2Cl2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－115.6kJ·mol－132(3)5.52×10314．(14分)(·浙江)(1)甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应有：化学方程式焓变ΔH(kJ·mol－1)甲烷氧化CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH1CH4(g)＋O2(g)=CO2(g)＋2H2(g)－322.0蒸汽重整CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g)206.2CH4(g)＋2H2O(g)=CO2(g)＋4H2(g)165.0①反应CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。②甲烷的燃烧热为ΔH2，则ΔH2________ΔH1(填“＞”、“＝”或“＜”)。(2)物质(tBuNO)2在正庚烷溶剂中发生如下反应：(t­BuNO)22(t­BuNO)ΔH。实验测得该反应的ΔH＝＋50.5kJ·mol－1，活化能Ea＝90.4kJ·mol－1。下列能量关系图合理的是________________________________________________________________________。解析(1)①由蒸汽重整的两个反应可知，利用第二个反应减去第一个反应则得出该反应的反应热为：ΔH＝(165.0－206.2)kJ·mol－1＝－41.2kJ·mol－1。②表示甲烷燃烧热的热化学方程式为：CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH2。生成液态水比生成气态水释放出的热量多，故ΔH2＜ΔH1。(2)由实验测得该反应的反应热ΔH＝＋50.5kJ·mol－1，可知